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技術 熱処理装置および熱処理装置の製造方法

出願人 株式会社SCREENホールディングス
発明者 西出信彦三宅浩志
出願日 2015年10月20日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2015-206277
公開日 2016年10月20日 (4年6ヶ月経過) 公開番号 2016-184716
状態 特許登録済
技術分野 アニール
主要キーワード 周縁部端面 段付加工 円環帯 予備加熱段階 コイル定数 微小粒体 一体成形部材 散乱反射率
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年10月20日)のものです。
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図面 (20)

課題

フラッシュ光照射によるOリング劣化を防止することができる熱処理装置およびその製造方法を提供する。

解決手段

上側チャンバー窓63とチャンバー側部61との間にOリング21を挟み込み、上側チャンバー窓63の周縁部の上からクランプリング67が押さえつけることによってシール構造を実現している。上側チャンバー窓63の周縁部の下面および上面に溝加工を施して複数の溝22を刻設している。フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光が複数の溝22によって反射されてOリング21に向かわなくなり、Oリング21に到達するフラッシュ光の光量が顕著に減少してフラッシュ光照射によるOリング21の劣化を防止することができる。

概要

背景

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入半導体ウェハー内にpn接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン(B)、ヒ素(As)、リン(P)といった不純物元素イオン化させて高加速電圧で半導体ウェハーに衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。この際に、アニール時間が数秒程度以上であると、打ち込まれた不純物が熱によって深く拡散し、その結果接合深さが要求よりも深くなり過ぎて良好なデバイス形成に支障が生じるおそれがある。

そこで、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するアニール技術として、近年フラッシュランプアニールFLA)が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ(以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する)を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光照射することにより、不純物が注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間(数ミリ秒以下)に昇温させる熱処理技術である。

キセノンフラッシュランプの放射分光分布紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。

このようなフラッシュランプを使用したランプアニール装置においては、半導体ウェハーを収容するチャンバー内を気密にするためにシール部材としてOリングが使用されている。Oリングは樹脂製であって耐熱温度が比較的低いため、熱処理装置に使用する場合には温度上昇を抑制する対策(例えば、冷却流体を利用したチャンバーの冷却)が必要となる。また、特にフラッシュランプを使用した熱処理装置に使用する場合には、極めて強度の強いフラッシュ光が瞬間的に照射されるため、熱によるOリングの劣化よりもむしろ強力なフラッシュ光照射によるOリングの表面劣化が問題となる。Oリング表面の劣化はチャンバー内の気密性を損なうだけでなく、その劣化したOリングがガスパーティクル発生源になるという点で深刻な問題である。

このため、特許文献1には、チャンバーの側壁と石英窓との間にOリングを挟み込み、その石英窓クランプリングによってチャンバーに対して押圧してシールする装置において、クランプリングの裏面をサンドブラスト加工によって光が乱反射する粗面とすることが提案されている。クランプリングの裏面を粗面とすれば、フラッシュ光照射時にフラッシュ光の一部がクランプリングとチャンバー側壁との間に入り込んだとしても、その光はクランプリングの裏面で乱反射されてがOリングにまで到達することは防止され、Oリングの劣化を防止することができる。

概要

フラッシュ光照射によるOリングの劣化を防止することができる熱処理装置およびその製造方法を提供する。上側チャンバー窓63とチャンバー側部61との間にOリング21を挟み込み、上側チャンバー窓63の周縁部の上からクランプリング67が押さえつけることによってシール構造を実現している。上側チャンバー窓63の周縁部の下面および上面に溝加工を施して複数の溝22を刻設している。フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光が複数の溝22によって反射されてOリング21に向かわなくなり、Oリング21に到達するフラッシュ光の光量が顕著に減少してフラッシュ光照射によるOリング21の劣化を防止することができる。

目的

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フラッシュ光照射によるOリングの劣化を防止することができる熱処理装置およびその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

基板に対してフラッシュ光照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にて基板を保持する保持部と、前記チャンバーの外部であって前記チャンバーの一方側に設けられたフラッシュランプと、前記チャンバーの前記一方側の開口を覆う石英窓と、前記チャンバーの側壁と前記石英窓の周縁部の接触面との間に挟み込まれたOリングと、前記石英窓の周縁部の前記接触面と対向する対向面を前記チャンバーの側壁に向けて押圧する窓押さえ部材と、を備え、前記フラッシュランプから出射されて前記石英窓の周縁部内部に進入した光が前記Oリングに到達するのを阻害する光曝露阻害部を前記石英窓の周縁部に形成することを特徴とする熱処理装置。

請求項2

請求項1記載の熱処理装置において、前記光曝露阻害部は、前記石英窓の周縁部表面に刻設された複数の溝であることを特徴とする熱処理装置。

請求項3

請求項2記載の熱処理装置において、前記複数の溝は、前記石英窓の周縁部の前記対向面および前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位を除く領域に刻設されることを特徴とする熱処理装置。

請求項4

請求項2または請求項3記載の熱処理装置において、前記複数の溝に鏡面を形成することを特徴とする熱処理装置。

請求項5

請求項1記載の熱処理装置において、前記光曝露阻害部は、前記石英窓の周縁部表面に形成された鏡面であることを特徴とする熱処理装置。

請求項6

請求項5記載の熱処理装置において、前記鏡面は、前記石英窓の周縁部の前記接触面に形成されることを特徴とする熱処理装置。

請求項7

請求項6記載の熱処理装置において、前記鏡面は、さらに前記石英窓の周縁部の前記対向面および端面に形成されることを特徴とする熱処理装置。

請求項8

請求項1記載の熱処理装置において、前記光曝露阻害部は、前記石英窓の周縁部表面に形成された粗面であることを特徴とする熱処理装置。

請求項9

請求項8記載の熱処理装置において、前記粗面は、前記石英窓の周縁部の前記対向面に形成されることを特徴とする熱処理装置。

請求項10

請求項8記載の熱処理装置において、前記粗面は、前記石英窓の周縁部の前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位を除く領域に形成されることを特徴とする熱処理装置。

請求項11

請求項8記載の熱処理装置において、前記粗面は、前記石英窓の周縁部の前記対向面および前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位を除く領域に形成されることを特徴とする熱処理装置。

請求項12

請求項1記載の熱処理装置において、前記光曝露阻害部は、前記石英窓の周縁部に設けられた不透明石英であることを特徴とする熱処理装置。

請求項13

請求項12記載の熱処理装置において、前記不透明石英は、前記石英窓の周縁部の前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位に設けられることを特徴とする熱処理装置。

請求項14

請求項12記載の熱処理装置において、前記石英窓の周縁部の前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位は透明石英にて形成されることを特徴とする熱処理装置。

請求項15

基板を収容するチャンバーの外部であって前記チャンバーの一方側に設けられたフラッシュランプからフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置の製造方法であって、前記チャンバーの前記一方側の開口は石英窓によって覆われるとともに、前記チャンバーの側壁と前記石英窓の周縁部との間にはOリングが挟み込まれ、前記石英窓の周縁部表面に溝加工を行って複数の溝を刻設することを特徴とする熱処理装置の製造方法。

請求項16

基板を収容するチャンバーの外部であって前記チャンバーの一方側に設けられたフラッシュランプからフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置の製造方法であって、前記チャンバーの前記一方側の開口は石英窓によって覆われるとともに、前記チャンバーの側壁と前記石英窓の周縁部との間にはOリングが挟み込まれ、前記石英窓の周縁部表面に金属膜成膜して鏡面とすることを特徴とする熱処理装置の製造方法。

請求項17

基板を収容するチャンバーの外部であって前記チャンバーの一方側に設けられたフラッシュランプからフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置の製造方法であって、前記チャンバーの前記一方側の開口は石英窓によって覆われるとともに、前記チャンバーの側壁と前記石英窓の周縁部との間にはOリングが挟み込まれ、前記石英窓の周縁部表面にブラスト処理を行って粗面とすることを特徴とする熱処理装置の製造方法。

請求項18

基板を収容するチャンバーの外部であって前記チャンバーの一方側に設けられたフラッシュランプからフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置の製造方法であって、前記チャンバーの前記一方側の開口は石英窓によって覆われるとともに、前記チャンバーの側壁と前記石英窓の周縁部との間にはOリングが挟み込まれ、前記石英窓の周縁部に不透明石英を溶接して設けることを特徴とする熱処理装置の製造方法。

請求項19

請求項18記載の熱処理装置の製造方法において、前記石英窓の周縁部の前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位に溝部を刻設した後、前記溝部に不透明石英が埋まるように溶接を行うことを特徴とする熱処理装置の製造方法。

請求項20

請求項18記載の熱処理装置の製造方法において、前記石英窓の周縁部の前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位には透明石英を設けることを特徴とする熱処理装置の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体ウェハー等の薄板状精密電子基板(以下、単に「基板」と称する)に対してフラッシュ光照射することによって該基板を加熱する熱処理装置およびその製造方法に関する。

背景技術

0002

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入は半導体ウェハー内にpn接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン(B)、ヒ素(As)、リン(P)といった不純物元素イオン化させて高加速電圧で半導体ウェハーに衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。この際に、アニール時間が数秒程度以上であると、打ち込まれた不純物が熱によって深く拡散し、その結果接合深さが要求よりも深くなり過ぎて良好なデバイス形成に支障が生じるおそれがある。

0003

そこで、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するアニール技術として、近年フラッシュランプアニールFLA)が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ(以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する)を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、不純物が注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間(数ミリ秒以下)に昇温させる熱処理技術である。

0004

キセノンフラッシュランプの放射分光分布紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。

0005

このようなフラッシュランプを使用したランプアニール装置においては、半導体ウェハーを収容するチャンバー内を気密にするためにシール部材としてOリングが使用されている。Oリングは樹脂製であって耐熱温度が比較的低いため、熱処理装置に使用する場合には温度上昇を抑制する対策(例えば、冷却流体を利用したチャンバーの冷却)が必要となる。また、特にフラッシュランプを使用した熱処理装置に使用する場合には、極めて強度の強いフラッシュ光が瞬間的に照射されるため、熱によるOリングの劣化よりもむしろ強力なフラッシュ光照射によるOリングの表面劣化が問題となる。Oリング表面の劣化はチャンバー内の気密性を損なうだけでなく、その劣化したOリングがガスパーティクル発生源になるという点で深刻な問題である。

0006

このため、特許文献1には、チャンバーの側壁と石英窓との間にOリングを挟み込み、その石英窓クランプリングによってチャンバーに対して押圧してシールする装置において、クランプリングの裏面をサンドブラスト加工によって光が乱反射する粗面とすることが提案されている。クランプリングの裏面を粗面とすれば、フラッシュ光照射時にフラッシュ光の一部がクランプリングとチャンバー側壁との間に入り込んだとしても、その光はクランプリングの裏面で乱反射されてがOリングにまで到達することは防止され、Oリングの劣化を防止することができる。

先行技術

0007

特開2009−4427号公報

発明が解決しようとする課題

0008

従来、特許文献1に開示されるような不純物を活性化するためのフラッシュランプアニール装置は常圧で使用されていたが、近年他の処理目的(例えば、高誘電率ゲート絶縁膜の熱処理)にフラッシュランプアニールを適用することも検討されており、処理目的によってはチャンバー内を真空にまで減圧することもある。チャンバー内を真空にまで減圧するためには、チャンバー自体を耐圧構造とする必要があり、チャンバーの開口を閉塞する石英窓も特許文献1に開示されるものより厚くしなければならない。

0009

ところが、石英窓の厚さを厚くした場合には、フラッシュ光照射時に石英窓内に進入するフラッシュ光の光量も増加し、クランプリングの裏面をブラスト処理しただけではOリングがフラッシュ光に曝されてその表面劣化が十分に防げないことが判明した。

0010

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フラッシュ光照射によるOリングの劣化を防止することができる熱処理装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にて基板を保持する保持部と、前記チャンバーの外部であって前記チャンバーの一方側に設けられたフラッシュランプと、前記チャンバーの前記一方側の開口を覆う石英窓と、前記チャンバーの側壁と前記石英窓の周縁部の接触面との間に挟み込まれたOリングと、前記石英窓の周縁部の前記接触面と対向する対向面を前記チャンバーの側壁に向けて押圧する窓押さえ部材と、を備え、前記フラッシュランプから出射されて前記石英窓の周縁部内部に進入した光が前記Oリングに到達するのを阻害する光曝露阻害部を前記石英窓の周縁部に形成することを特徴とする。

0012

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る熱処理装置において、前記光曝露阻害部は、前記石英窓の周縁部表面に刻設された複数の溝であることを特徴とする。

0013

また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る熱処理装置において、前記複数の溝は、前記石英窓の周縁部の前記対向面および前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位を除く領域に刻設されることを特徴とする。

0014

また、請求項4の発明は、請求項2または請求項3の発明に係る熱処理装置において、前記複数の溝に鏡面を形成することを特徴とする。

0015

また、請求項5の発明は、請求項1の発明に係る熱処理装置において、前記光曝露阻害部は、前記石英窓の周縁部表面に形成された鏡面であることを特徴とする。

0016

また、請求項6の発明は、請求項5の発明に係る熱処理装置において、前記鏡面は、前記石英窓の周縁部の前記接触面に形成されることを特徴とする。

0017

また、請求項7の発明は、請求項6の発明に係る熱処理装置において、前記鏡面は、さらに前記石英窓の周縁部の前記対向面および端面に形成されることを特徴とする。

0018

また、請求項8の発明は、請求項1の発明に係る熱処理装置において、前記光曝露阻害部は、前記石英窓の周縁部表面に形成された粗面であることを特徴とする。

0019

また、請求項9の発明は、請求項8の発明に係る熱処理装置において、前記粗面は、前記石英窓の周縁部の前記対向面に形成されることを特徴とする。

0020

また、請求項10の発明は、請求項8の発明に係る熱処理装置において、前記粗面は、前記石英窓の周縁部の前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位を除く領域に形成されることを特徴とする。

0021

また、請求項11の発明は、請求項8の発明に係る熱処理装置において、前記粗面は、前記石英窓の周縁部の前記対向面および前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位を除く領域に形成されることを特徴とする。

0022

また、請求項12の発明は、請求項1の発明に係る熱処理装置において、前記光曝露阻害部は、前記石英窓の周縁部に設けられた不透明石英であることを特徴とする。

0023

また、請求項13の発明は、請求項12の発明に係る熱処理装置において、前記不透明石英は、前記石英窓の周縁部の前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位に設けられることを特徴とする。

0024

また、請求項14の発明は、請求項12の発明に係る熱処理装置において、前記石英窓の周縁部の前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位は透明石英にて形成されることを特徴とする。

0025

また、請求項15の発明は、基板を収容するチャンバーの外部であって前記チャンバーの一方側に設けられたフラッシュランプからフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置の製造方法において、前記チャンバーの前記一方側の開口は石英窓によって覆われるとともに、前記チャンバーの側壁と前記石英窓の周縁部との間にはOリングが挟み込まれ、前記石英窓の周縁部表面に溝加工を行って複数の溝を刻設することを特徴とする。

0026

また、請求項16の発明は、基板を収容するチャンバーの外部であって前記チャンバーの一方側に設けられたフラッシュランプからフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置の製造方法において、前記チャンバーの前記一方側の開口は石英窓によって覆われるとともに、前記チャンバーの側壁と前記石英窓の周縁部との間にはOリングが挟み込まれ、前記石英窓の周縁部表面に金属膜成膜して鏡面とすることを特徴とする。

0027

また、請求項17の発明は、基板を収容するチャンバーの外部であって前記チャンバーの一方側に設けられたフラッシュランプからフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置の製造方法において、前記チャンバーの前記一方側の開口は石英窓によって覆われるとともに、前記チャンバーの側壁と前記石英窓の周縁部との間にはOリングが挟み込まれ、前記石英窓の周縁部表面にブラスト処理を行って粗面とすることを特徴とする。

0028

また、請求項18の発明は、基板を収容するチャンバーの外部であって前記チャンバーの一方側に設けられたフラッシュランプからフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置の製造方法において、前記チャンバーの前記一方側の開口は石英窓によって覆われるとともに、前記チャンバーの側壁と前記石英窓の周縁部との間にはOリングが挟み込まれ、前記石英窓の周縁部に不透明石英を溶接して設けることを特徴とする。

0029

また、請求項19の発明は、請求項18の発明に係る熱処理装置の製造方法において、前記石英窓の周縁部の前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位に溝部を刻設した後、前記溝部に不透明石英が埋まるように溶接を行うことを特徴とする。

0030

また、請求項20の発明は、請求項18の発明に係る熱処理装置の製造方法において、前記石英窓の周縁部の前記接触面のうち前記Oリングと接触する部位には透明石英を設けることを特徴とする。

発明の効果

0031

請求項1から請求項14の発明によれば、フラッシュランプから出射されて石英窓の周縁部内部に進入した光がOリングに到達するのを阻害する光曝露阻害部を石英窓の周縁部に形成するため、フラッシュ光照射時にOリングに到達するフラッシュ光の光量が減少してフラッシュ光照射によるOリングの劣化を防止することができる。

0032

特に、請求項12から請求項14の発明によれば、光曝露阻害部が不透明石英であるため、光曝露阻害部によるチャンバー内の汚染を防止することができる。

0033

請求項15の発明によれば、石英窓の周縁部表面に溝加工を行って複数の溝を刻設するため、フラッシュ光照射時に石英窓の周縁部内部に進入した光がOリングに到達することが複数の溝によって阻害され、Oリングに到達するフラッシュ光の光量が減少してフラッシュ光照射によるOリングの劣化を防止することができる。

0034

請求項16の発明によれば、石英窓の周縁部表面に金属膜を成膜して鏡面とするため、フラッシュ光照射時に石英窓の周縁部内部に進入した光がOリングに到達することが鏡面によって阻害され、Oリングに到達するフラッシュ光の光量が減少してフラッシュ光照射によるOリングの劣化を防止することができる。

0035

請求項17の発明によれば、石英窓の周縁部表面にブラスト処理を行って粗面とするため、フラッシュ光照射時に石英窓の周縁部内部に進入した光がOリングに到達することが粗面によって阻害され、Oリングに到達するフラッシュ光の光量が減少してフラッシュ光照射によるOリングの劣化を防止することができる。

0036

請求項18から請求項20の発明によれば、石英窓の周縁部に不透明石英を溶接して設けるため、フラッシュ光照射時に石英窓の周縁部内部に進入した光がOリングに到達することが不透明石英によって阻害され、Oリングに到達するフラッシュ光の光量が減少してフラッシュ光照射によるOリングの劣化を防止することができる。

図面の簡単な説明

0037

本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
保持部の全体外観を示す斜視図である。
保持部を上面から見た平面図である。
保持部を側方から見た側面図である。
移載機構の平面図である。
移載機構の側面図である。
複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。
チャンバーのシール部分周辺の構造を示す部分拡大図である。
上側チャンバー窓に形成された複数の溝を拡大した図である。
第3実施形態の上側チャンバー窓の周縁部の構造を示す図である。
第4実施形態の上側チャンバー窓の周縁部の構造を示す図である。
第5実施形態の上側チャンバー窓の周縁部の構造を示す図である。
第6実施形態の上側チャンバー窓の周縁部の構造を示す図である。
第8実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の一例を示す図である。
第8実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の他の例を示す図である。
第8実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の他の例を示す図である。
第8実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の他の例を示す図である。
第9実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の一例を示す図である。
第9実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の他の例を示す図である。
第9実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の他の例を示す図である。
第9実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の他の例を示す図である。
第9実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の他の例を示す図である。
第9実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の他の例を示す図である。
第9実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の他の例を示す図である。
第9実施形態の上側チャンバー窓の周縁部構造の他の例を示す図である。

実施例

0038

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

0039

<第1実施形態>
図1は、本発明に係る熱処理装置1の構成を示す縦断面図である。本実施形態の熱処理装置1は、基板としてφ300mmの円板形状の半導体ウェハーWに対してフラッシュ光照射を行うことによってその半導体ウェハーWを加熱するフラッシュランプアニール装置である。なお、図1および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。

0040

熱処理装置1は、半導体ウェハーWを収容するチャンバー6と、複数のフラッシュランプFLを内蔵するフラッシュ加熱部5と、複数のハロゲンランプHLを内蔵するハロゲン加熱部4と、を備える。チャンバー6の上側にフラッシュ加熱部5が設けられるとともに、下側にハロゲン加熱部4が設けられている。また、熱処理装置1は、チャンバー6の内部に、半導体ウェハーWを水平姿勢に保持する保持部7と、保持部7と装置外部との間で半導体ウェハーWの受け渡しを行う移載機構10と、を備える。さらに、熱処理装置1は、ハロゲン加熱部4、フラッシュ加熱部5およびチャンバー6に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーWの熱処理を実行させる制御部3を備える。

0041

チャンバー6は、筒状のチャンバー側部61の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側部61は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓63が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓64が装着されて閉塞されている。チャンバー6の天井部を構成する上側チャンバー窓63は、石英により形成された円板形状部材であり、フラッシュ加熱部5から出射されたフラッシュ光をチャンバー6内に透過する石英窓として機能する。また、チャンバー6の床部を構成する下側チャンバー窓64も、石英により形成された円板形状部材であり、ハロゲン加熱部4からの光をチャンバー6内に透過する石英窓として機能する。

0042

本実施形態の熱処理装置1は、真空対応の装置であり、チャンバー6も真空に耐える耐圧構造とされている。具体的には、上側チャンバー窓63および下側チャンバー窓64が従来の常圧対応のフラッシュランプアニール装置のものよりも厚くされている(例えば、20mm以上)。また、上側チャンバー窓63および下側チャンバー窓64とチャンバー側部61との間にはOリングが挟み込まれることによってチャンバー6内がシールされているのであるが、これについてはさらに後述する。

0043

チャンバー側部61の内側の壁面の上部には反射リング68が装着され、下部には反射リング69が装着されている。反射リング68,69は、ともに円環状に形成されている。上側の反射リング68は、チャンバー側部61の上側から嵌め込むことによって装着される。一方、下側の反射リング69は、チャンバー側部61の下側から嵌め込んで図示省略のビスで留めることによって装着される。すなわち、反射リング68,69は、ともに着脱自在にチャンバー側部61に装着されるものである。チャンバー6の内側空間、すなわち上側チャンバー窓63、下側チャンバー窓64、チャンバー側部61および反射リング68,69によって囲まれる空間が熱処理空間65として規定される。

0044

チャンバー側部61に反射リング68,69が装着されることによって、チャンバー6の内壁面に凹部62が形成される。すなわち、チャンバー側部61の内壁面のうち反射リング68,69が装着されていない中央部分と、反射リング68の下端面と、反射リング69の上端面とで囲まれた凹部62が形成される。凹部62は、チャンバー6の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーWを保持する保持部7を囲繞する。

0045

チャンバー側部61および反射リング68,69は、強度と耐熱性に優れた金属材料(例えば、ステンレススチール)にて形成されている。また、反射リング68,69の内周面電解ニッケルメッキによって鏡面とされている。

0046

また、チャンバー側部61には、チャンバー6に対して半導体ウェハーWの搬入および搬出を行うための搬送開口部(炉口)66が形設されている。搬送開口部66は、ゲートバルブ185によって開閉可能とされている。搬送開口部66は凹部62の外周面連通接続されている。このため、ゲートバルブ185が搬送開口部66を開放しているときには、搬送開口部66から凹部62を通過して熱処理空間65への半導体ウェハーWの搬入および熱処理空間65からの半導体ウェハーWの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブ185が搬送開口部66を閉鎖するとチャンバー6内の熱処理空間65が密閉空間とされる。

0047

また、チャンバー6の内壁上部には熱処理空間65に処理ガスを供給するガス供給孔81が形設されている。ガス供給孔81は、凹部62よりも上側位置に形設されており、反射リング68に設けられていても良い。ガス供給孔81はチャンバー6の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間82を介してガス供給管83に連通接続されている。ガス供給管83はガス供給源85に接続されている。また、ガス供給管83の経路途中にはバルブ84が介挿されている。バルブ84が開放されると、ガス供給源85から緩衝空間82に処理ガスが送給される。緩衝空間82に流入した処理ガスは、ガス供給孔81よりも流体抵抗の小さい緩衝空間82内を拡がるように流れてガス供給孔81から熱処理空間65内へと供給される。処理ガスとしては、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、窒素(N2)などの不活性ガス、または、酸素(O2)、水素(H2)、塩素(Cl2)、塩化水素(HCl)、オゾン(O3)、アンモニア(NH3)などの反応性ガスを使用することができる。

0048

一方、チャンバー6の内壁下部には熱処理空間65内の気体排気するガス排気孔86が形設されている。ガス排気孔86は、凹部62よりも下側位置に形設されており、反射リング69に設けられていても良い。ガス排気孔86はチャンバー6の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間87を介してガス排気管88に連通接続されている。ガス排気管88は排気部190に接続されている。また、ガス排気管88の経路途中にはバルブ89が介挿されている。バルブ89が開放されると、熱処理空間65の気体がガス排気孔86から緩衝空間87を経てガス排気管88へと排出される。なお、ガス供給孔81およびガス排気孔86は、チャンバー6の周方向に沿って複数設けられていても良いし、スリット状のものであっても良い。

0049

排気部190は真空ポンプを備える。バルブ84を閉鎖して熱処理空間65に気体供給を行うことなく、排気部190を作動させてバルブ89を開放することにより、熱処理空間65の気体を排出して熱処理空間65を大気圧未満の真空にまで減圧することができる。一方、バルブ84を開放して熱処理空間65に処理ガスを供給しつつ、排気部190を作動させてバルブ89を開放すれば、熱処理空間65の雰囲気置換を行うことができる。

0050

また、搬送開口部66の先端にも熱処理空間65内の気体を排出するガス排気管191が接続されている。ガス排気管191はバルブ192を介して排気部190に接続されている。バルブ192を開放することによって、搬送開口部66を介してチャンバー6内の気体が排気される。

0051

図2は、保持部7の全体外観を示す斜視図である。また、図3は保持部7を上面から見た平面図であり、図4は保持部7を側方から見た側面図である。保持部7は、基台リング71、連結部72およびサセプター74を備えて構成される。基台リング71、連結部72およびサセプター74はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部7の全体が石英にて形成されている。

0052

基台リング71は円環形状の石英部材である。基台リング71は凹部62の底面に載置されることによって、チャンバー6の壁面に支持されることとなる(図1参照)。円環形状を有する基台リング71の上面に、その周方向に沿って複数の連結部72(本実施形態では4個)が立設される。連結部72も石英の部材であり、溶接によって基台リング71に固着される。なお、基台リング71の形状は、円環形状から一部が欠落した円弧状であっても良い。

0053

平板状のサセプター74は基台リング71に設けられた4個の連結部72によって支持される。サセプター74は石英にて形成された略円形平板状部材である。サセプター74の直径は半導体ウェハーWの直径よりも大きい。すなわち、サセプター74は、半導体ウェハーWよりも大きな平面サイズを有する。サセプター74の上面には複数個(本実施形態では5個)のガイドピン76が立設されている。5個のガイドピン76はサセプター74の外周円と同心円の周上に沿って設けられている。5個のガイドピン76を配置した円の径は半導体ウェハーWの径よりも若干大きい。各ガイドピン76も石英にて形成されている。なお、ガイドピン76は、サセプター74と一体に石英のインゴットから加工するようにしても良いし、別途に加工したものをサセプター74に溶接等によって取り付けるようにしても良い。

0054

基台リング71に立設された4個の連結部72とサセプター74の周縁部の下面とが溶接によって固着される。すなわち、サセプター74と基台リング71とは連結部72によって固定的に連結されており、保持部7は石英の一体成形部材となる。このような保持部7の基台リング71がチャンバー6の壁面に支持されることによって、保持部7がチャンバー6に装着される。保持部7がチャンバー6に装着された状態においては、略円板形状のサセプター74は水平姿勢(法線が鉛直方向と一致する姿勢)となる。チャンバー6に搬入された半導体ウェハーWは、チャンバー6に装着された保持部7のサセプター74の上に水平姿勢にて載置されて保持される。半導体ウェハーWは、5個のガイドピン76によって形成される円の内側に載置されることにより、水平方向の位置ずれが防止される。なお、ガイドピン76の個数は5個に限定されるものではなく、半導体ウェハーWの位置ずれを防止できる数であれば良い。

0055

また、図2および図3に示すように、サセプター74には、上下に貫通して開口部78および切り欠き部77が形成されている。切り欠き部77は、熱電対を使用した接触式温度計130のプローブ先端部を通すために設けられている。一方、開口部78は、放射温度計120がサセプター74に保持された半導体ウェハーWの下面から放射される放射光赤外光)を受光するために設けられている。さらに、サセプター74には、後述する移載機構10のリフトピン12が半導体ウェハーWの受け渡しのために貫通する4個の貫通孔79が穿設されている。

0056

図5は、移載機構10の平面図である。また、図6は、移載機構10の側面図である。移載機構10は、2本の移載アーム11を備える。移載アーム11は、概ね円環状の凹部62に沿うような円弧形状とされている。それぞれの移載アーム11には2本のリフトピン12が立設されている。各移載アーム11は水平移動機構13によって回動可能とされている。水平移動機構13は、一対の移載アーム11を保持部7に対して半導体ウェハーWの移載を行う移載動作位置(図5実線位置)と保持部7に保持された半導体ウェハーWと平面視で重ならない退避位置(図5二点鎖線位置)との間で水平移動させる。水平移動機構13としては、個別のモータによって各移載アーム11をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて1個のモータによって一対の移載アーム11を連動させて回動させるものであっても良い。

0057

また、一対の移載アーム11は、昇降機構14によって水平移動機構13とともに昇降移動される。昇降機構14が一対の移載アーム11を移載動作位置にて上昇させると、計4本のリフトピン12がサセプター74に穿設された貫通孔79(図2,3参照)を通過し、リフトピン12の上端がサセプター74の上面から突き出る。一方、昇降機構14が一対の移載アーム11を移載動作位置にて下降させてリフトピン12を貫通孔79から抜き取り、水平移動機構13が一対の移載アーム11を開くように移動させると各移載アーム11が退避位置に移動する。一対の移載アーム11の退避位置は、保持部7の基台リング71の直上である。基台リング71は凹部62の底面に載置されているため、移載アーム11の退避位置は凹部62の内側となる。なお、移載機構10の駆動部(水平移動機構13および昇降機構14)が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構10の駆動部周辺の雰囲気がチャンバー6の外部に排出されるように構成されている。

0058

図1戻り、チャンバー6の外部であってチャンバー6の上方に設けられたフラッシュ加熱部5は、筐体51の内側に、複数本(本実施形態では30本)のキセノンフラッシュランプFLからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ52と、を備えて構成される。また、フラッシュ加熱部5の筐体51の底部にはランプ光放射窓53が装着されている。フラッシュ加熱部5の床部を構成するランプ光放射窓53は、石英により形成された板状の石英窓である。フラッシュ加熱部5がチャンバー6の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓53が上側チャンバー窓63と相対向することとなる。フラッシュランプFLはチャンバー6の上方からランプ光放射窓53および上側チャンバー窓63を介して熱処理空間65にフラッシュ光を照射する。

0059

複数のフラッシュランプFLは、それぞれが長尺円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部7に保持される半導体ウェハーWの主面に沿って(つまり水平方向に沿って)互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプFLの配列によって形成される平面も水平面である。

0060

キセノンフラッシュランプFLは、その内部にキセノンガス封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管放電管)と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧印加して絶縁破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノン原子あるいは分子励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプFLにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが0.1ミリセカンドないし100ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、ハロゲンランプHLの如き連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。すなわち、フラッシュランプFLは、1秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。なお、フラッシュランプFLの発光時間は、フラッシュランプFLに電力供給を行うランプ電源コイル定数によって調整することができる。

0061

また、リフレクタ52は、複数のフラッシュランプFLの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ52の基本的な機能は、複数のフラッシュランプFLから出射されたフラッシュ光を熱処理空間65の側に反射するというものである。リフレクタ52はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面(フラッシュランプFLに臨む側の面)はブラスト処理により粗面化加工が施されている。

0062

チャンバー6の外部であってチャンバー6の下方に設けられたハロゲン加熱部4は、筐体41の内側に複数本(本実施形態では40本)のハロゲンランプHLを内蔵している。ハロゲン加熱部4は、複数のハロゲンランプHLによってチャンバー6の下方から下側チャンバー窓64を介して熱処理空間65へのハロゲン光照射を行って半導体ウェハーWを加熱する光照射部である。

0063

図7は、複数のハロゲンランプHLの配置を示す平面図である。保持部7に保持された円板形状の半導体ウェハーWの主面(つまり、直径300mmの円)よりも広い領域に複数のハロゲンランプHLが配置されている。また、当該半導体ウェハーWの主面のうち下面と対向する領域に複数のハロゲンランプHLが配置されている。

0064

図1および図7に示すように、40本のハロゲンランプHLが上下2段に分けて配置されている。保持部7に近い上段に20本のハロゲンランプHLが配設されるとともに、上段よりも保持部7から遠い下段にも20本のハロゲンランプHLが配設されている。各ハロゲンランプHLは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに20本のハロゲンランプHLは、それぞれの長手方向が保持部7に保持される半導体ウェハーWの主面に沿って(つまり水平方向に沿って)互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプHLの配列によって形成される平面は水平面である。

0065

また、図7に示すように、上段、下段ともに保持部7に保持される半導体ウェハーWの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプHLの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプHLの配設ピッチが短い。このため、ハロゲン加熱部4からの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーWの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。

0066

また、上段のハロゲンランプHLからなるランプ群と下段のハロゲンランプHLからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段に配置された20本のハロゲンランプHLの長手方向と下段に配置された20本のハロゲンランプHLの長手方向とが互いに直交するように計40本のハロゲンランプHLが配設されている。

0067

ハロゲンランプHLは、ガラス管内部に配設されたフィラメント通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管の内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素ヨウ素、臭素等)を微量導入した気体が封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。したがって、ハロゲンランプHLは、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特性を有する。すなわち、ハロゲンランプHLは少なくとも1秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。また、ハロゲンランプHLは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプHLを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーWへの放射効率が優れたものとなる。

0068

また、ハロゲン加熱部4の筐体41内にも、2段のハロゲンランプHLの下側にリフレクタ43が設けられている(図1)。リフレクタ43は、複数のハロゲンランプHLから出射された光を熱処理空間65の側に反射する。

0069

図8は、チャンバー6のシール部分周辺の構造を示す部分拡大図である。チャンバー6内の熱処理空間65の気密性を維持するために、上側チャンバー窓63とチャンバー側部61とはOリング21によってシールされている。Oリング21は、耐熱性に優れた樹脂(例えば、白色のバイトン登録商標))にて形成されている。略円筒形状のチャンバー側部61の上端に円環状の溝611が刻設され、その溝611にOリング21が嵌め込まれる。Oリング21の断面の径は溝611の深さよりも大きい。そして、溝611にOリング21を嵌め込んだ上から上側チャンバー窓63を載せてOリング21を押さえつけている。さらに、クランプリング67を上側チャンバー窓63の上面周縁部に当接させるとともに、そのクランプリング67をチャンバー側部61にネジ止めすることによって、上側チャンバー窓63の周縁部を上側からチャンバー側部61の上端部に向けて押圧し、上側チャンバー窓63の下面周縁部とチャンバー側部61の上端部との間にOリング21を挟み込んで密着させている。クランプリング67によって上側チャンバー窓63を押さえつけることにより、チャンバー6の上側開口はOリング21によってシールされる。クランプリング67は、フラッシュランプFLからフラッシュ光に対する耐性に優れたアルミニウムにて形成されている。なお、上側開口と同様に、チャンバー6の下側開口についても、下側チャンバー窓64とチャンバー側部61との間にOリング(図示省略)を挟み込むことによってシールされている。

0070

第1実施形態においては、上側チャンバー窓63の周縁部の表面に溝加工を施して複数の溝22を刻設している。具体的には、上側チャンバー窓63の周縁部の下面(つまり、Oリング21と接触する接触面)に複数の溝22を刻設するとともに、上側チャンバー窓63の周縁部の上面(つまり、上記接触面と対向する対向面)にも複数の溝22を刻設している。なお、上側チャンバー窓63の周縁部の表面とは、当該周縁部の上面(対向面)、下面(接触面)および側面(図8紙面左側の端面)を含む。

0071

複数の溝22は、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面および対向面の全面に形成しても良いが必ずしもそうである必要はなく、少なくとも一部領域に形成されていれば良い。φ300mmの半導体ウェハーWを処理する本実施形態では、例えば上側チャンバー窓63の上面および下面の半径215mm〜260mmの円環帯状の領域に複数の溝22が刻設されている。但し、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうち少なくともOリング21と接触する部位には溝22を形成しない方が好ましい。すなわち、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうちOリング21と接触する部位を除く領域に複数の溝22を刻設するのが好ましい。これは、上側チャンバー窓63の接触面のうちOリング21と接触する部位に溝22を形成すると、シール性が損なわれるためである。なお、Oリング21と接触する部位の溝の大きさ、形状をOリング21の曲面に合わせ込んだものとしてシール性を確保した上で、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のOリング21と接触する部位にも溝を形成しても良い。

0072

図9は、上側チャンバー窓63に形成された複数の溝22を拡大した図である。複数の溝22のそれぞれは断面が直角三角形の円環状となるように上側チャンバー窓63の周縁部の接触面および対向面に刻設される。本実施形態では、各溝22は、断面の直角三角形の一辺が水平面となす角度αが60°となるように刻設される。また、複数の溝22のそれぞれの大きさ(深さ)は適宜のものとすることができる。

0073

図1に戻り、制御部3は、熱処理装置1に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部3のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部3は、各種演算処理を行う回路であるCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用メモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。制御部3のCPUが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置1における処理が進行する。

0074

上記の構成以外にも熱処理装置1は、半導体ウェハーWの熱処理時にハロゲンランプHLおよびフラッシュランプFLから発生する熱エネルギーによるハロゲン加熱部4、フラッシュ加熱部5およびチャンバー6の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー6の壁体には水冷管(図示省略)が設けられている。これにより、チャンバー側部61の溝611に嵌め込まれたOリング21も冷却される。また、ハロゲン加熱部4およびフラッシュ加熱部5は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造とされている。また、上側チャンバー窓63とランプ光放射窓53との間隙にも空気が供給され、フラッシュ加熱部5および上側チャンバー窓63を冷却する。

0075

次に、上記構成を有する熱処理装置1における半導体ウェハーWの処理手順について簡単に説明する。本実施形態の熱処理装置1にて処理対象となる半導体ウェハーWの種類は特に限定されるものではないが、例えば表面にHf系の高誘電率ゲート絶縁膜(hig-k膜)が形成されている。以下に説明する熱処理装置1の処理手順は、制御部3が熱処理装置1の各動作機構を制御することにより進行する。

0076

まず、給気のためのバルブ84が開放されるとともに、排気用のバルブ89,192が開放されてチャンバー6内に対する給排気が開始される。バルブ84が開放されると、ガス供給孔81から熱処理空間65に窒素ガスが供給される。また、バルブ89が開放されると、ガス排気孔86からチャンバー6内の気体が排気される。これにより、チャンバー6内の熱処理空間65の上部から供給された窒素ガスが下方へと流れて熱処理空間65の下部から排気され、熱処理空間65が窒素ガス雰囲気に置換される。また、バルブ192が開放されることによって、搬送開口部66からもチャンバー6内の気体が排気される。さらに、図示省略の排気機構によって移載機構10の駆動部周辺の雰囲気も排気される。

0077

続いて、ゲートバルブ185が開いて搬送開口部66が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部66を介して処理対象となる半導体ウェハーWがチャンバー6内の熱処理空間65に搬入される。搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーWは保持部7の直上位置まで進出して停止する。そして、移載機構10の一対の移載アーム11が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン12が貫通孔79を通ってサセプター74の上面から突き出て半導体ウェハーWを受け取る。

0078

半導体ウェハーWがリフトピン12に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間65から退出し、ゲートバルブ185によって搬送開口部66が閉鎖される。そして、一対の移載アーム11が下降することにより、半導体ウェハーWは移載機構10から保持部7のサセプター74に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。また、半導体ウェハーWは、サセプター74の上面にて5個のガイドピン76の内側に保持される。サセプター74の下方にまで下降した一対の移載アーム11は水平移動機構13によって退避位置、すなわち凹部62の内側に退避する。半導体ウェハーWがチャンバー6内に搬入されて搬送開口部66が閉鎖された後、排気部190を作動させたままバルブ84を閉鎖して熱処理空間65を大気圧未満に減圧し、さらにその後ガス供給源85から熱処理空間65にアンモニア等の反応性ガスを供給するようにしても良い。

0079

半導体ウェハーWが石英にて形成された保持部7によって水平姿勢にて下方より保持された後、ハロゲン加熱部4の40本のハロゲンランプHLが一斉に点灯して予備加熱アシスト加熱)が開始される。ハロゲンランプHLから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓64およびサセプター74を透過して半導体ウェハーWの裏面から照射される。ハロゲンランプHLからの光照射を受けることによって半導体ウェハーWが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載機構10の移載アーム11は凹部62の内側に退避しているため、ハロゲンランプHLによる加熱の障害となることは無い。

0080

ハロゲンランプHLによる予備加熱を行うときには、半導体ウェハーWの温度が接触式温度計130によって測定されている。すなわち、熱電対を内蔵する接触式温度計130が保持部7に保持された半導体ウェハーWの下面にサセプター74の切り欠き部77を介して接触して昇温中のウェハー温度を測定する。測定された半導体ウェハーWの温度は制御部3に伝達される。制御部3は、ハロゲンランプHLからの光照射によって昇温する半導体ウェハーWの温度が所定の予備加熱温度T1に到達したか否かを監視する。予備加熱温度T1は、半導体ウェハーWに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、200℃ないし800℃程度、好ましくは350℃ないし600℃程度とされる(本実施の形態では600℃)。なお、ハロゲンランプHLからの光照射によって半導体ウェハーWを昇温するときには、放射温度計120による温度測定は行わない。これは、ハロゲンランプHLから照射されるハロゲン光が放射温度計120に外乱光として入射し、正確な温度測定ができないためである。

0081

半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1に到達した後、制御部3は半導体ウェハーWをその予備加熱温度T1に暫時維持する。具体的には、接触式温度計130によって測定される半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1を維持するように、制御部3がハロゲンランプHLの出力をフィードバック制御する。

0082

このようなハロゲンランプHLによる予備加熱を行うことによって、半導体ウェハーWの全体を予備加熱温度T1に均一に昇温している。ハロゲンランプHLによる予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーWの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲン加熱部4におけるハロゲンランプHLの配設密度は、半導体ウェハーWの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域の方が高くなっている。このため、放熱が生じやすい半導体ウェハーWの周縁部に照射される光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーWの面内温度分布を均一なものとすることができる。さらに、チャンバー側部61に装着された反射リング69の内周面は鏡面とされているため、この反射リング69の内周面によって半導体ウェハーWの周縁部に向けて反射する光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーWの面内温度分布をより均一なものとすることができる。

0083

半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1に到達して所定時間が経過した時点にてフラッシュ加熱部5のフラッシュランプFLが半導体ウェハーWの表面にフラッシュ光照射を行う。このとき、フラッシュランプFLから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー6内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ52により反射されてからチャンバー6内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーWのフラッシュ加熱が行われる。

0084

フラッシュ加熱は、フラッシュランプFLからのフラッシュ光(閃光)照射により行われるため、半導体ウェハーWの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、フラッシュランプFLから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が0.1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプFLからのフラッシュ光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーWの表面温度は、瞬間的に1000℃以上の処理温度T2まで上昇した後、ただちに急速に下降する。

0085

フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプHLが消灯する。これにより、半導体ウェハーWが予備加熱温度T1から急速に降温する。降温中の半導体ウェハーWの温度は接触式温度計130または放射温度計120によって測定され、その測定結果は制御部3に伝達される。制御部3は、測定結果より半導体ウェハーWの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、半導体ウェハーWの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構10の一対の移載アーム11が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン12がサセプター74の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーWをサセプター74から受け取る。続いて、ゲートバルブ185により閉鎖されていた搬送開口部66が開放され、リフトピン12上に載置された半導体ウェハーWが装置外部の搬送ロボットにより搬出され、熱処理装置1における半導体ウェハーWの加熱処理が完了する。なお、アンモニア等の反応性ガス雰囲気中にて半導体ウェハーWの加熱処理を行った場合には、熱処理空間65を窒素ガス雰囲気に置換した後に搬送開口部66を開放するのが好ましい。

0086

ところで、熱処理装置1において、フラッシュランプFLからフラッシュ光を照射したときに、チャンバー6の内壁面等で乱反射したフラッシュ光が上側チャンバー窓63の周縁部内部にまで進入してくることがある。特に、真空対応の本実施形態の熱処理装置1においては、上側チャンバー窓63および下側チャンバー窓64の板厚が従来の常圧対応のフラッシュランプアニール装置のものよりも厚くなっているため、フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部に進入するフラッシュ光の光量が多くなる。なお、下側チャンバー窓64は、保持部7に保持された半導体ウェハーWを挟んでフラッシュランプFLとは反対側に配置されているため、フラッシュ光照射時にもほとんどフラッシュ光は到達しない。

0087

石英の上側チャンバー窓63に特段の加工を行っていない場合には、上側チャンバー窓63の周縁部に進入したフラッシュ光が周縁部表面で多重反射を繰り返してOリング21に到達することとなる。樹脂のOリング21が強力なフラッシュ光に曝されるとOリング21の表面が劣化してチャンバー6内の気密性が低下するのみならず、劣化したOリング21がガスやパーティクルの発生源となるおそれがある。

0088

このため、第1実施形態においては、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面および対向面に複数の溝22を刻設している。上側チャンバー窓63の周縁部の接触面および対向面に複数の溝22を刻設することにより、フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光が複数の溝22によって反射されてOリング21に向かわなくなり、Oリング21に到達するフラッシュ光の光量が顕著に減少する。すなわち、上側チャンバー窓63の周縁部表面に刻設された複数の溝22によって、フラッシュランプFLから出射されて上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光がOリング21に到達するのを阻害しているのである。その結果、フラッシュ光照射時にOリング21がフラッシュ光に曝されることが防止され、フラッシュ光照射によるOリング21の劣化を防止することができる。なお、本実施形態においては、複数の溝22の断面の直角三角形の一辺が水平面となす角度αを60°としていたが、複数の溝22を設ける位置や上側チャンバー窓63のサイズ等に応じて、上側チャンバー窓63の周縁部に進入した光がOリング21に向かわないような適宜な角度αとすることが好ましい。

0089

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態の熱処理装置の全体構成は第1実施形態と概ね同じである。また、第2実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と同じである。第2実施形態が第1実施形態と相違するのは、第1実施形態の複数の溝22に金属膜を成膜して鏡面を形成している点である。

0090

第2実施形態においては、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面および対向面に刻設された複数の溝22に例えばスパッタリングによって金属膜を成膜している。複数の溝22の刻設形態は第1実施形態と同様である(図8,9参照)。金属膜の素材としては、例えばクロム(Cr)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)を用いることができる。複数の溝22を構成する各面が平滑面であれば、その上に成膜された金属膜の溝22との界面は鏡面となる。

0091

複数の溝22に鏡面を形成することにより、フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光が複数の溝22によって確実に反射されてOリング21に向かわなくなり、Oリング21に到達するフラッシュ光の光量がさらに顕著に減少する。すなわち、上側チャンバー窓63の周縁部表面に刻設された複数の溝22に鏡面を形成することによって、フラッシュランプFLから出射されて上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光がOリング21に到達するのを確実に阻害しているのである。その結果、フラッシュ光照射時にOリング21がフラッシュ光に曝されることが防止され、フラッシュ光照射によるOリング21の劣化を防止することができる。

0092

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態の熱処理装置の全体構成は第1実施形態と概ね同じである。また、第3実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と同じである。第3実施形態が第1実施形態と相違するのは、第1実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の表面に複数の溝22を刻設していたのに代えて、第3実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の表面に鏡面を形成している点である。

0093

図10は、第3実施形態の上側チャンバー窓63の周縁部の構造を示す図である。図10において第1実施形態(図8)と同一の要素については同一の符号を付している。第3実施形態においては、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面(下面)に金属膜を成膜して鏡面23としている。石英の上側チャンバー窓63の周縁部表面は平滑面である。その平滑面に例えばスパッタリングによって金属膜を成膜する。成膜する金属膜の素材は、適宜のものとすることができ、例えばクロム(Cr)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)等を用いることができる。但し、処理対象となる半導体ウェハーWの配線材料としても用いられているような金属材料(例えば、銅(Cu))は不適当である。上側チャンバー窓63の周縁部の平滑面上に金属膜を成膜すると、当該金属膜の周縁部との界面は鏡面となる。このようにして、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面に鏡面23を形成することができる。形成された鏡面23の反射率は90%以上である。

0094

鏡面23は、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面の全面に形成される必要は必ずしもなく、少なくともOリング21と接触する部位を含む一部領域に形成されていれば良い。鏡面23の表面(上側チャンバー窓63との界面とは反対側の面)は平滑面であるため、Oリング21と接触する部位に鏡面23が形成されていてもシール性は維持される。

0095

上側チャンバー窓63の周縁部の接触面に鏡面23を形成することにより、フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光が鏡面23によって反射されてOリング21に向かわなくなり、Oリング21に到達するフラッシュ光の光量が顕著に減少する。すなわち、上側チャンバー窓63の周縁部表面に形成された鏡面23によって、フラッシュランプFLから出射されて上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光がOリング21に到達するのを阻害しているのである。その結果、フラッシュ光照射時にOリング21がフラッシュ光に曝されることが防止され、フラッシュ光照射によるOリング21の劣化を防止することができる。

0096

<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態の熱処理装置の全体構成は第1実施形態と概ね同じである。また、第4実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と同じである。第4実施形態が第1実施形態と相違するのは、第1実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の表面に複数の溝22を刻設していたのに代えて、第4実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の表面に鏡面を形成している点である。

0097

図11は、第4実施形態の上側チャンバー窓63の周縁部の構造を示す図である。図11において第1実施形態(図8)と同一の要素については同一の符号を付している。第3実施形態と同様に、第4実施形態においても上側チャンバー窓63の周縁部の表面に金属膜を成膜して鏡面23としている。第3実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のみを鏡面23としていたのに対して、第4実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の表面全体、つまり接触面(下面)、対向面(上面)および端面に金属膜を成膜して鏡面23としている。石英の上側チャンバー窓63の周縁部表面は平滑面である。その平滑面に例えばスパッタリングによって金属膜を成膜する。成膜する金属膜の素材は、第3実施形態と同様に適宜のものとすることができる。上側チャンバー窓63の周縁部の平滑面上に金属膜を成膜すると、当該金属膜の周縁部との界面は鏡面となる。このようにして、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面、対向面および端面に鏡面23を形成することができる。すなわち、第4実施形態の鏡面23は、第3実施形態に加えてさらに上側チャンバー窓63の周縁部の対向面および端面にも金属膜を成膜したものであると言える。形成された鏡面23の反射率は90%以上である。

0098

鏡面23は、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面、対向面および端面の全面に形成される必要は必ずしもなく、少なくともOリング21と接触する部位を含む一部領域に形成されていれば良い。

0099

上側チャンバー窓63の周縁部の接触面、対向面および端面に鏡面23を形成することにより、フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光は鏡面23によって反射されて再び熱処理空間65に戻ることとなる。その結果、上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光はOリング21に向かわなくなり、Oリング21に到達するフラッシュ光の光量が顕著に減少する。すなわち、上側チャンバー窓63の周縁部表面に形成された鏡面23によって、フラッシュランプFLから出射されて上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光がOリング21に到達するのを阻害しているのである。その結果、フラッシュ光照射時にOリング21がフラッシュ光に曝されることが防止され、フラッシュ光照射によるOリング21の劣化を防止することができる。

0100

<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態について説明する。第5実施形態の熱処理装置の全体構成は第1実施形態と概ね同じである。また、第5実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と同じである。第5実施形態が第1実施形態と相違するのは、第1実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の表面に複数の溝22を刻設していたのに代えて、第5実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の表面に粗面を形成している点である。

0101

図12は、第5実施形態の上側チャンバー窓63の周縁部の構造を示す図である。図12において第1実施形態(図8)と同一の要素については同一の符号を付している。第5実施形態においては、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面(下面)にブラスト処理を行って粗面24としている。具体的には、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面に例えば圧縮空気微小粒体を混合したものを吹き付けるブラスト処理を施すことによって、当該接触面に表面研削が行われることとなり、当該接触面に粗面24が形成される。形成された粗面24は、例えば透過率25%、散乱反射率75%を有する。

0102

粗面24は、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面の全面に形成される必要は必ずしもなく、少なくとも一部領域に形成されていれば良い。但し、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうち少なくともOリング21と接触する部位には粗面24を形成しない方が好ましい。すなわち、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうちOリング21と接触する部位を除く領域に粗面24を形成するのが好ましい。これは、上側チャンバー窓63の接触面のうちOリング21と接触する部位に粗面24を形成すると、シール性が損なわれるおそれがあるためである。また、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうちOリング21と接触する部位のブラスト処理による粗面24の目の粗さを他の部分よりも細かくしてシール性を確保するようにしても良い。

0103

上側チャンバー窓63の周縁部の接触面に粗面24を形成することにより、フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光が粗面24によって散乱されてOリング21に向かわなくなり、Oリング21に到達するフラッシュ光の光量が顕著に減少する。すなわち、上側チャンバー窓63の周縁部表面に形成された粗面24によって、フラッシュランプFLから出射されて上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光がOリング21に到達するのを阻害しているのである。その結果、フラッシュ光照射時にOリング21がフラッシュ光に曝されることが防止され、フラッシュ光照射によるOリング21の劣化を防止することができる。

0104

<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態について説明する。第6実施形態の熱処理装置の全体構成は第1実施形態と概ね同じである。また、第6実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と同じである。第6実施形態が第1実施形態と相違するのは、第1実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の表面に複数の溝22を刻設していたのに代えて、第6実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の表面に粗面を形成している点である。

0105

図13は、第6実施形態の上側チャンバー窓63の周縁部の構造を示す図である。図13において第1実施形態(図8)と同一の要素については同一の符号を付している。第6実施形態においては、上側チャンバー窓63の周縁部の対向面(上面)にブラスト処理を行って粗面24としている。具体的には、上側チャンバー窓63の周縁部の対向面に例えば圧縮空気に微小粒体を混合したものを吹き付けるブラスト処理を施すことによって、当該対向面に表面研削が行われることとなり、当該対向面に粗面24が形成される。形成された粗面24は、例えば透過率25%、散乱反射率75%を有する。粗面24は、上側チャンバー窓63の周縁部の対向面の全面に形成される必要は必ずしもなく、少なくとも一部領域に形成されていれば良い。

0106

上側チャンバー窓63の周縁部の対向面に粗面24を形成することにより、フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光が粗面24によって散乱されてOリング21に向かわなくなり、Oリング21に到達するフラッシュ光の光量が顕著に減少する。すなわち、上側チャンバー窓63の周縁部表面に形成された粗面24によって、フラッシュランプFLから出射されて上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光がOリング21に到達するのを阻害しているのである。その結果、フラッシュ光照射時にOリング21がフラッシュ光に曝されることが防止され、フラッシュ光照射によるOリング21の劣化を防止することができる。

0107

<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態について説明する。第7実施形態の熱処理装置の全体構成は第1実施形態と概ね同じである。また、第7実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と同じである。第7実施形態が第1実施形態と相違するのは、第1実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の表面に複数の溝22を刻設していたのに代えて、第7実施形態では上側チャンバー窓63の周縁部の表面に粗面を形成している点である。

0108

第7実施形態においては、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面(下面)および対向面(上面)の両面にブラスト処理を行って粗面24としている。すなわち、第7実施形態における粗面24の形成領域は第5実施形態と第6実施形態とを併せたものである。第7実施形態におけるブラスト処理の手法も第5,6実施形態と同様である。

0109

上側チャンバー窓63の周縁部の接触面および対向面に粗面24を形成することにより、フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光が粗面24によって散乱されてOリング21に向かわなくなり、Oリング21に到達するフラッシュ光の光量が顕著に減少する。すなわち、上側チャンバー窓63の周縁部表面に形成された粗面24によって、フラッシュランプFLから出射されて上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光がOリング21に到達するのを阻害しているのである。その結果、フラッシュ光照射時にOリング21がフラッシュ光に曝されることが防止され、フラッシュ光照射によるOリング21の劣化を防止することができる。

0110

<第8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態について説明する。第8実施形態の熱処理装置の全体構成は第1実施形態と概ね同じである。また、第8実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と同じである。第8実施形態が第1実施形態と相違するのは、上側チャンバー窓63の周縁部に不透明石英を設けている点である。

0111

図14図17は、第8実施形態の上側チャンバー窓63の周縁部の構造を示す図である。図14図17において第1実施形態(図8)と同一の要素については同一の符号を付している。第8実施形態においては、石英窓である上側チャンバー窓63の周縁部に不透明石英25を設けている。不透明石英25は、例えば微小気泡を多数含有することによって光の透過率が低下した石英であり、フラッシュランプFLから放射されるフラッシュ光の波長域に対する透過率が非常に低い(例えば、3mm厚さで1%以下)。

0112

図14に示す例では、上側チャンバー窓63の外周端部に円環形状の不透明石英25を溶接して設けている。円環形状の不透明石英25の外径はOリング21の直径よりも大きく、内径はOリング21の直径よりも小さい。よって、図14の例では、Oリング21と接触する部位を含む上側チャンバー窓63の周縁部全体が不透明石英25にて形成されることとなる。

0113

また、図15に示す例では、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面(下面)のうちOリング21と接触する部位に断面が半円となる溝を円環状に刻設した後、当該溝部に不透明石英25が埋まるように不透明石英25の溶接処理を行う。

0114

また、図16に示す例では、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうちOリング21と接触する部位に断面が矩形となる溝を円環状に刻設した後、当該溝部に不透明石英25が埋まるように不透明石英25の溶接処理を行う。

0115

さらに、図17に示す例では、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうちOリング21と接触する部位を含む領域に段付加工を施し、その領域に段差が無くなるように不透明石英25を溶接する。図17に示す例は、図16に示す例の溝および不透明石英25を上側チャンバー窓63の外周端にまで延長させたものとみなすこともできる。

0116

図14図17に示す例は、いずれも上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうちOリング21と接触する部位に不透明石英25が形設されている。従って、第8実施形態では、不透明石英25とOリング21との接触によってシール性が維持されることとなる。このため、第8実施形態に用いる不透明石英25としては、表面粗さの小さい平滑性の高いものを採用することが好ましい。

0117

上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうちOリング21と接触する部位に不透明石英25を設けることにより、フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部に進入したフラッシュ光が不透明石英25によって遮光されてOリング21に向かわなくなり、Oリング21に到達するフラッシュ光の光量が顕著に減少する。すなわち、上側チャンバー窓63の周縁部に設けられた不透明石英25によって、フラッシュランプFLから出射されて上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光がOリング21に到達するのを阻害しているのである。その結果、フラッシュ光照射時にOリング21がフラッシュ光に曝されることが防止され、フラッシュ光照射によるOリング21の劣化を防止することができる。

0118

また、不透明石英25であれば、上側チャンバー窓63の素材である石英と同様に、半導体ウェハーWを処理するチャンバー6の内部を汚染するおそれも無い。

0119

<第9実施形態>
次に、本発明の第9実施形態について説明する。第9実施形態の熱処理装置の全体構成は第1実施形態と概ね同じである。また、第9実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と同じである。第9実施形態が第1実施形態と相違するのは、上側チャンバー窓63の周縁部に不透明石英を設けている点である。

0120

図18図25は、第9実施形態の上側チャンバー窓63の周縁部の構造を示す図である。図18図25において第1実施形態(図8)と同一の要素については同一の符号を付している。第9実施形態においては、石英窓である上側チャンバー窓63の周縁部に不透明石英25を設けている。但し、第9実施形態においては、Oリング21と接触する部位は透明石英にて形成している。透明石英は、上側チャンバー窓63を形成する石英と同じものであり、フラッシュランプFLから放射されるフラッシュ光を透過する。

0121

図18に示す例では、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうちOリング21と接触する部位に断面が矩形となる溝を円環状に刻設した後、当該溝部に不透明石英25が埋まるように不透明石英25の溶接処理を行う。さらにその後、不透明石英25の表面のうちのOリング21と接触する部位に断面が矩形となる溝を円環状に刻設し、その溝部に透明石英が埋まるように透明石英26の溶接処理を行う。

0122

図19に示す例では、上側チャンバー窓63の外周端部に円環形状の不透明石英25を溶接して設け、さらにその不透明石英25の外周面に円環形状の透明石英26を溶接して設けている。円環形状の不透明石英25の外径および内径はOリング21の直径よりも小さい。また、円環形状の透明石英26の外径はOリング21の直径よりも大きく、内径はOリング21の直径よりも小さい。よって、図19の例では、上側チャンバー窓63の周縁部におけるOリング21と接触する部位は透明石英26で形成され、その内側に円環形状の不透明石英25が設けられることとなる。

0123

図20に示す例では、上側チャンバー窓63の周縁部におけるOリング21と接触する部位よりも内側に断面が矩形となる溝を円環状に刻設した後、当該溝部に不透明石英25が埋まるように不透明石英25の溶接処理を行う。これにより、図20に示すように、上側チャンバー窓63の周縁部におけるOリング21と接触する部位は透明石英で形成され、それよりも内側に不透明石英25の壁が形成されることとなる。不透明石英25の壁の高さは、上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入した光が上側チャンバー窓63の周縁部とOリング21との接触部位に到達するのを阻害できる程度であれば良い。図19に示す例は、図20に示す例の不透明石英25の壁の高さを延長させて上側チャンバー窓63の上下に貫通させたものとみなすことができる。

0124

図21に示す例では、上側チャンバー窓63の周縁部におけるOリング21と接触する部位よりも内側に上面側からおよび下面側から互い違いとなるように断面が矩形となる溝を円環状に刻設した後、それら2つの溝部に不透明石英25が埋まるように不透明石英25の溶接処理を行う。これにより、図21に示すように、上側チャンバー窓63の周縁部におけるOリング21と接触する部位は透明石英で形成され、それよりも内側に不透明石英25の2つの壁が互い違いに形成されることとなる。下面側からの不透明石英25の上端の高さ位置は、上面側からの不透明石英25の下端の高さ位置よりも高い。よって、上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入した光は、上側チャンバー窓63の周縁部とOリング21との接触部位に到達することなく、2つの不透明石英25の壁によって遮られることとなる。図21に示す例は、図20に示す例の不透明石英25の壁を上側チャンバー窓63の上下から互い違いに2つ設けたものである。

0125

図22に示す例では、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうちOリング21と接触する部位を含む領域に段付加工を施し、その領域に断面がL字形状の不透明石英25を全周溶接した後、そのL字形状の内側の段差が無くなるように透明石英26を全周溶接している。透明石英26の外径はOリング21の直径よりも大きく、内径はOリング21の直径よりも小さい。よって、図22の例では、Oリング21と接触する部位は透明石英26で形成され、その内側および上側が不透明石英25で覆われることとなる。図22に示す例は、図17に示す例の不透明石英25のOリング21と接触する部位にさらに段付加工を施し、その領域に段差が無くなるように透明石英26を溶接したものであるとみなすこともできる。

0126

図23に示す例では、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうちOリング21と接触する部位に断面が矩形となる溝を円環状に刻設した後、その溝の中に円環形状の不透明石英25を填め込む。さらに、その後、溝に填め込まれた不透明石英25の蓋をするように透明石英26の全周溶接を行う。これにより、図23に示すように、上側チャンバー窓63の内部に不透明石英25のリングが内蔵され、上側チャンバー窓63の周縁部におけるOリング21と接触する部位は透明石英26で形成されるとともに、その上側が不透明石英25で覆われることとなる。但し、図23に示す例では、不透明石英25の界面近傍空気溜まりが生じることがあり、熱処理時にその空気溜まりが熱膨張して上側チャンバー窓63が破損するおそれがあるため、不透明石英25の界面から上側チャンバー窓63の外部に連通する空気抜き穴27を適宜に設けておくのが好ましい。

0127

図24に示す例では、上側チャンバー窓63の周縁部におけるOリング21と接触する部位よりも内側に断面が矩形となる溝を円環状に刻設した後、その溝の中に円環形状の不透明石英25を填め込む。さらに、その後、溝に填め込まれた不透明石英25の蓋をするように透明石英の全周溶接を行う。これにより、図23に示すように、上側チャンバー窓63の内部に不透明石英25のリングが内蔵され、上側チャンバー窓63の周縁部におけるOリング21と接触する部位は透明石英で形成されるとともに、それよりも内側に不透明石英25の壁が形成されることとなる。不透明石英25の壁の高さは、上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入した光が上側チャンバー窓63の周縁部とOリング21との接触部位に到達するのを阻害できる程度であれば良い。図24に示す例は、図20に示す例の不透明石英25の壁の高さを低くして上側チャンバー窓63の内部に填め込んだものとみなすことができる。但し、図24に示す例においても、不透明石英25の界面近傍に空気溜まりが生じることがあり、熱処理時にその空気溜まりが熱膨張して上側チャンバー窓63が破損するおそれがあるため、図23に示す例と同様に、不透明石英25の界面から上側チャンバー窓63の外部に連通する空気抜き穴を設けておくのが好ましい。

0128

図25に示す例では、上側チャンバー窓63の端面から中心側に向けて円環形状の溝を刻設し、その溝部に不透明石英25が埋まるように不透明石英25の溶接処理を行う。これにより、図25に示すように、上側チャンバー窓63の周縁部におけるOリング21と接触する部位は透明石英で形成され、その上側が不透明石英25で覆われることとなる。不透明石英25が上側チャンバー窓63の端面から中心側に入り込む長さは、上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入した光が上側チャンバー窓63の周縁部とOリング21との接触部位に到達するのを阻害する程度であれば良い。なお、上記溝部には、周方向に幾つかに分割した不透明石英25のリングを挿入して溶接処理を行うようにしても良い。

0129

図18図25に示す例は、上側チャンバー窓63の周縁部に不透明石英25を設けつつも、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面のうちOリング21と接触する部位は透明石英26にて形成している。従って、第9実施形態では、透明石英26とOリング21との接触によってシール性が維持されることとなる。一般には、不透明石英よりも透明石英の方が表面粗さのより小さい高い平滑性を備えるものとすることが可能であり、Oリング21と接触する部位を透明石英26にて形成するとより高度なシール性を実現することが可能となる。

0130

また、フラッシュ光照射時に上側チャンバー窓63の周縁部に進入したフラッシュ光が上側チャンバー窓63の周縁部とOリング21との接触部位に到達するのを阻害するように不透明石英25を設けることにより、Oリング21に到達するフラッシュ光の光量が顕著に減少する。すなわち、上側チャンバー窓63の周縁部に設けられた不透明石英25によって、フラッシュランプFLから出射されて上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入したフラッシュ光がOリング21に到達するのを阻害しているのである。その結果、フラッシュ光照射時にOリング21がフラッシュ光に曝されることが防止され、フラッシュ光照射によるOリング21の劣化を防止することができる。

0131

また、不透明石英25であれば、上側チャンバー窓63の素材である石英や透明石英26と同様に、半導体ウェハーWを処理するチャンバー6の内部を汚染するおそれも無い。

0132

<変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態においては、上側チャンバー窓63の周縁部にフラッシュランプFLから出射されて上側チャンバー窓63の周縁部内部に進入した光がOリング21に到達するのを阻害する光曝露阻害部を形成するようにしていたが、これに加えて、上側チャンバー窓63を押さえるクランプリング67の裏面(上側チャンバー窓63の周縁部に接触する面)にブラスト処理等の祖面加工を施すか、または金属膜を成膜して鏡面を形成するようにしても良い。これにより、フラッシュ光照射時にOリング21に到達するフラッシュ光をさらに減少させることができる。

0133

また、第7実施形態では、上側チャンバー窓63の周縁部の接触面(下面)および対向面(上面)の両面にブラスト処理を行って粗面24としていたが、これに加えて、上側チャンバー窓63の周縁部の端面にもブラスト処理を行って粗面とするようにしても良い。上側チャンバー窓63の周縁部端面にも粗面を形成すれば、フラッシュ光照射時にOリング21にフラッシュ光が到達するのをより確実に阻害することができる。

0134

また、上記各実施形態においては、上側チャンバー窓63の周縁部に光曝露阻害部を形成するようにしていたが、下側チャンバー窓64とチャンバー側部61との間もOリングを挟み込むことによってシールされており、下側チャンバー窓64の周縁部にも同様の光曝露阻害部を形成するようにしても良い。下側チャンバー窓64にはフラッシュ光はほとんど到達しないのであるが、ハロゲンランプHLから出射されたハロゲン光が進入するため、下側チャンバー窓64の周縁部に光曝露阻害部を形成することによって、ハロゲン光によるOリングの劣化を防止することができる。

0135

また、上記各実施形態においては、ハロゲンランプHLによって半導体ウェハーWの予備加熱を行っていたが、これに代えてホットプレートに半導体ウェハーWを載置して予備加熱を行うようにしても良い。

0136

また、上記各実施形態においては、フラッシュ加熱部5に30本のフラッシュランプFLを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプFLの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプFLはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。また、ハロゲン加熱部4に備えるハロゲンランプHLの本数も40本に限定されるものではなく、上段および下段に複数する配置する形態であれば任意の数とすることができる。

0137

また、本発明に係る熱処理装置によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板太陽電池用の基板であっても良い。また、本発明に係る技術は、金属とシリコンとの接合、或いはポリシリコン結晶化等に適用するようにしても良い。

0138

1熱処理装置
3 制御部
4ハロゲン加熱部
5フラッシュ加熱部
6チャンバー
7 保持部
10 移載機構
21 Oリング
22 溝
23 鏡面
24 粗面
25 不透明石英
26 透明石英
61 チャンバー側部
63 上側チャンバー窓
64 下側チャンバー窓
65熱処理空間
67クランプリング
FLフラッシュランプ
HLハロゲンランプ
W 半導体ウェハー

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